Терагерцовое излучение: Обзор современных технологий

Введение

В определении границ терагерцового диапазона частот существуют некоторая неопределённость. Снизу он ограничен миллиметровым диапазоном радиочастот, а сверху — диапазоном инфракрасного излучения (рисунок 1). Различные организации по стандартизации определяют нижнюю границу терагерцового диапазона в пределах от 100 ГГц до 300 ГГц, но чаще всего используют значение 300 ГГц. Верхние пределы определяются от 3 ТГц до области дальнего инфракрасного излучения — 10 ТГц. Такая неоднозначность во многом возникает из‑за малого развития терагерцовой техники. В этом диапазоне плохо работают как радиотехнические, так и оптические методы работы с сигналами. В нижней части терагерцового диапазона применялись решения из СВЧ техники, а в верхней части — решения из фотоники. Это касается не только компонентной базы, но и методов анализа и обработки сигналов.

Рисунок 1. Расположение терагерцового диапазона на шкале электромагнитного излучения

Одним из ограничивающих факторов для применения терагерцового диапазона является активное поглощение такого типа излучения водой и водяными парами в воздухе. Из‑за этого чаще всего терагерцовые системы связи рассматриваются в качестве систем ближней и средней дальности (до 5 км). Также существует ряд «окон» в частотной области с наименьшим затуханием терагерцового излучения, расположенных на частотах 300 ГГц, 350 ГГц, 410 ГГц, 670 ГГц и 850 ГГц. С учётом роста затухания сигнала с ростом частоты, часть терагерцового диапазон частот до 350 ГГц используют для систем связи на средних расстояниях (порядка 100 м — 1 км), а окна в диапазоне от 350 до 500 ГГц — для систем беспроводной связи малой дальности (порядка 10–100 м).

Когда частота сигнала превышает 1 ТГц, радиоволна подвергается значительному поглощению парами воды и молекулами кислорода в атмосфере. Кроме того, необходимо учитывать дополнительное затухание терагерцового излучения при осадках. Это затухание в основном не зависит от частоты в диапазоне свыше 100 ГГц и составляет около 10 дБ/км в случае сильного дождя (25 мм/ч).

Долгое время практическое применение терагерцового излучения осложнялось из‑за отсутствия эффективных источников и детекторов, работающих в этом диапазоне. Сейчас электронная техника терагерцового диапазона переживает период бурного развития.

Применение 

• Системы связи

Терагерцовые волны представляют большой интерес в первую очередь для радиолокационных и телекоммуникационных применений. Терагерцовый диапазон может быть использован для беспроводных широкополосных высокоскоростных систем связи, в частности, для будущего поколения мобильной связи 6G [1].

В большинстве случаев для наземных радиоэлектронных систем преимущества ТГц‑излучения относительно микроволнового и инфракрасного излучений проявляются на средних и малых расстояниях. Дело в том, что, как показали результаты исследований, затухание терагерцовых сигналов достаточно сильно зависит от влажности атмосферного воздуха и, к примеру, на частоте 400 ГГц может превышать 20 дБ/км при влажности 50–60%. Высота и температура воздуха также оказывают влияние на коэффициент ослабления терагерцовых волн. На больших высотах влажность уменьшается, увеличивая тем самым дальность передачи сигналов.

• Медицина

Из‑за малой энергии квантов терагерцовое излучение является неионизирующим и относительно безопасным для человека и поэтому может использоваться для томографии и других медицинских исследований. Так как энергия терагерцового фотона меньше рентгеновского на девять порядков, а изображение в терагерцовых лучах для биосред является более контрастным по сравнению с инфракрасными и оптическими волнами из‑за малого рэлеевского рассеяния, ТГц‑волны могут использоваться вместо рентгеновского излучения для диагностики живых организмов. Уже предложены приборы для диагностики рака кожи, контроля ожоговых раневых поверхностей, влагосодержания биотканей, выявления зубного кариеса [2].

Терагерцовые волны также обладают лечебным эффектом из‑за влияния на реакционную способность атмосферных газов‑метаболитов, имеющих спектры поглощения в ТГц‑диапазоне. Предложены такие методы лечения, как молекулярная ТГц‑акустотерапия, ТГц‑аэротерапия, ингаляционная ТГц‑акустотерапия и др.

• Безопасность

Высокая проникающая способность ТГЧ‑излучения позволяет использовать его для обнаружения предметов, скрытых за препятствиями, что необходимо для обеспечения безопасности. Если объект не содержит молекул воды, то ТГц‑волны свободно проникают через объект. При этом может наблюдаться резонансное взаимодействие электромагнитного поля с отдельными молекулами и молекулярными комплексами, что позволяет не только выявлять, но и идентифицировать различные среды. Таким образом, можно обнаружить, например, наркотики, оружие или взрывчатые вещества (рисунок 2). ТГц‑лучи позволяют более эффективно осуществлять контроль спрятанных под одеждой опасных предметов и оружия [3].

 

 Рисунок 2. Изображение керамического ножа и взрывчатого вещества Semtex, спрятанных в подошве обуви [3]. Слева – терагерцовое изображение ботинка, справа и в центре – изображение в видимом диапазоне частот. Изображение справа сделано с удалённой подошвой.

• Спектроскопия

Одно из наиболее перспективных направлений использования ТГц‑излучения ‑спектроскопия различных веществ. Благодаря развитию метода терагерцовой спектроскопии во временной области (THz‑TDS), который основан на генерации и детектировании когерентного ТГц‑излучения с помощью импульсов одного и того же лазера, стало возможным также изучение физико‑химических свойств некоторых жидкостей и твёрдых материалов.

• Астрофизика

В астрофизических исследованиях всё более широкое применение находят терагерцовые телескопы. Они используются для изучения фонового космического излучения, для анализа спектров отдельных звезд и галактик, экзопланет, астероидов, комет и других космических объектов. Для этих целей используются частоты 120–180 ГГц, 500 ГГц, 787–950 ГГц.

• Измерительная техника

Терагерцовые приборы и устройства успешно применяются в настоящее время в измерительной технике, например для исследования субмиллиметрового излучения при пучково‑плазменном взаимодействии. Другие применения в этой области связаны с оценкой плотности электронного потока как функции координат и времени, а также температуры в ядре плазмы.

• Компьютерная память

Учёные из МФТИ и их коллеги из Германии и Нидерландов нашли способ значительно увеличить скорость работы компьютеров: они предложили использовать для переключения ячеек компьютерной памяти не магнитные поля, а импульсы терагерцового излучения [4].

Был проведён эксперимент со слабым ферромагнетиком — ортоферритом тулия (TmFeO₃), чтобы проверить насколько подходит ТГц‑излучение на роль переключателя состояний «магнитных битов» в этом материале. Эксперимент показал, что терагерцовое излучение переводит ионы тулия в возбужденное состояние и меняет магнитные свойства и ионов железа, и ионов тулия, причем его воздействие почти в 10 раз сильнее внешнего магнитного поля. Таким образом, исследователи получили очень быстрый и действенный метод перемагничивания — хорошую базу для создания сверхбыстрой памяти.

Ортоферрит тулия — не единственный материал, который можно переключать с помощью ТГц‑излучения. Предложенный способ контроля намагниченности можно использовать во многих других магнитных материалах.

Принципы построения терагерцовых приёмных и передающих модулей

На рисунке 3 показаны три типичных подхода построения терагерцовых передающих систем.

Первый подход, основанный исключительно на электронных элементах, состоит из генератора сигнала, модулятора и, если необходимо, конечного усилителя. Обычно терагерцовый генератор представляет собой ряд умножителей частоты с коэффициентом от 2 до 12, подключённых к выходу диода Ганна или генератора, синтезирующего СВЧ сигнал с микроволновой/миллиметровой длинной волны на частоте 30–100 ГГц. При таком подходе достижима средняя выходная мощность в несколько десятков микроватт на частотах 1,7–1,9 ТГц. Другие типы перспективных генераторов, использующих принципы традиционной электроники — генераторы на интегральных схемах, изготовленные из полупроводниковых транзисторов, резонансных туннельных диодов и др.

 

Рисунок 3. Конструкции терагерцовых передатчиков: а) Система на основе принципов электроники; b) система на основе принципов фотоники; с) терагерцовая лазерная система

Второй подход — использование фотонных методов для генерации и модуляция ТГц‑сигналов. Оптический сигнал, интенсивность которого модулируется на ТГц‑частотах, сначала генерируется с использованием инфракрасных лазеров, а затем кодируется электрооптическим или электро‑абсорбционным модулятором. Полученный модулированный оптический сигнал преобразуется в электрические сигналы с помощью фотодиода (PD на рисунке 3) или фотопроводника (PC). Затем электрические сигналы излучаются в свободное пространство с помощью антенны. При таком подходе применяются оптические волокна, волоконные усилители и полупроводниковые лазерные усилители.

Третий подход основан на использовании ТГц‑лазеров, таких как квантовые каскадные лазеры (QCL). Такие лазеры могут работать при частоте около 1 ТГц, при этом они зачастую требуют работы при низких температурах и наличия сильного магнитного поля. Прямая модуляция квантово‑каскадных лазеров возможна при частотах более 10 ГГц в дополнение к использованию внешних ТГц‑модуляторов [5].

Полупроводниковые приборы в терагерцовом диапазоне

В ходе проведения проектов Управления перспективных исследований министерства обороны США (DARPA) для реализации электронных систем, работающих в субмиллиме­тровом диапазоне длин волн, были предложены принципиальная схема и параметры приёмопередатчика с улучшенными шумовыми характеристиками (рисунок 4). Основ­ное внимание уделялось биполярным гетеро­транзисторам (HBT) и полевым транзисторам с высо­кой подвижностью электронов (HEMT) на фосфиде индия (InP), при создании микросхем — формированию высокоскоростных межсоединений и встроенных волноводов с малыми потерями на терагерцовых частотах [6]. 

Рисунок 4. Структура терагерцового приёмопередатчика с улучшен­ными шумовыми характеристиками [6]

Отметим три наиболее перспективных направления развития полупроводниковых технологий для терагерцового диапазона.

Терагерцовые транзисторы на фосфиде индия (InP)

Разработка InP HBT и HEMT по проектам DARPA доказала возможность создания полупроводниковых приборов, работающих на частотах терагерцового диапазона. Фаза I про­граммы по получению изображений в субмиллиметровом диапазоне (SWIFT) предусматривала разработку усилителей и приемников на частоту 340 ГГц. Практически значение максимальной частоты генерации транзистора выбирается в полтора‑два раза выше рабочей частоты схемы. т. е. для реализации фазы I программы SWIFT необходимы были транзисторы с предельной частотой генера­ции ~1 ТГц и выше.

Первые такие InP HEMT были разработаны отде­лением аэрокосмических систем основной компании‑исполнителя — Northrop Grumman Aerospace Systems (NGAS). Специалисты NGAS сообщили о создании InGaAs/lnAIAs/lnP HEMT с двойной гетерострук­турой и длиной затвора 35 нм, предельная частота генерацииf_maxкоторого превысила 1 ТГц.

Для демонстрации возможностей созданных lnP HEMT на их основе была выполнена субмикро­волновая монолитная интегральная микросхема (sMMIC) трёхкаскадного малошумящего усилителя с общим истоком. Коэффициент усиления микро­схемы на частоте 300 ГГц превышал 18 дБ, на частоте 340 ГГц — 15 дБ.

Работы по развитию InP HBT проводились по программе TFAST, цель которой состояла в разработке транзисто­ров с предельной частотой генерации 500 ГГц и создании на их основе sMMIC. Основной исполнитель проекта — компания Teledyne Scientific & Imaging (TSI). Технология HBT была выбрана из‑за таких её характеристик, как высокие значения пробивного напря­жения и быстродействие, а также малые шумы, благодаря которым возможна реализация плат­формы, содержащей все элементы приёмника и передатчика на одном кристалле. А это, в свою очередь, позволяет обойтись без волноводов для соединения блоков микросхемы и тем самым уменьшить размер корпуса и сократить потери в соединениях. К тому же создание малошумя­щих активных элемен­тов приводит к повышению чувствительности приёмника.

Компа­нией создан двойной биполярный гетеротран­зистор (DHBT) третьего поколения с эмиттером шириной 256 нм. Его предельная частота усиления составляла 378 ГГц, предельная частота генерации — 808 ГГц.

InP HEMT‑технология успешно раз­вивается по пути уменьшения длины затвора до 20 нм и создания транзисторов с предельной частотой усиления по току f_T> 1,2 ТГц и f_max> 2,25 ТГц.

Нитрид галлия (GaN)

Интерес к нитриду галлия вызван возможно­стью создания транзисторов, работающих на значительно более высоких частотах и с большим размахом напря­жения, чем у кремниевых КМОП‑схем с 25-нм топологическими нормами. Значение удельной мощности, отнесённой к площади эле­мента, GaN‑приборов больше, чем арсенидгаллие­вых или кремниевых.

Высокое пробивное напряжение GaN‑приборов — основной параметр, стимулировавший инициативу DARPA по освоению тех­нологии широкозонных полупроводников для создания СВЧ‑усилителей мощности. В ходе проведения этой программы были созданы GaN HEMT с относительно большим зазором между затвором и истоком (> 100 нм) и высоким пробивным напряжением (~100 В). На заводе компании Cree выпускаются микросхемы на пла­стинах диаметром 100 мм. О производстве GaN‑приборов на пластинах такого диаметра сообщает и компания TriQuint.

Однако в ходже проведения программы не удалось получить высокую рабочую частоту без ухуд­шения пробивного напряжения. Не была отработана и тех­нология изготовления с высоким выходом годных относительно больших интегральных микросхем, содержащих сотни тысяч GaN‑транзисторов на кристалле.

Сегодня существуют три структуры, кото­рые пригодны для создания ТГц GaN HEMT:

• гетероструктура InAlGa/GaN (самая распространённая сегодня);гетероструктура InAlGa/GaN (самая распространённая сегодня);

• GaN/AlGaN;

• AlN/GaN.

Арсенид галлия (GaAs)

Ряд компаний исследуют пригодность техно­логии метаморфных HEMT (mHEMT) с InGaAs‑каналами для создания терагерцовых микросхем sMMIC. Транзисторы этого типа изготавливаются на подложке из арсенида галлия, параметры решётки которой изме­няются в соответствии с требованиями к изго­тавливаемому активному устройству с помощью выращенной поверх нее четырёхслойной буфер­ной структуры InAlAs с плавно изменяющейся концентрацией индия. Основное достоинство mHEMT — использование GaAs‑подложек, которые прочнее и дешевле InP‑подложек.

Возможности mHEMT‑технологии продемон­стрировали специалисты Института физики твёрдого тела Фраунгофера (Германия), разработав­шие транзисторы с длиной затвора от 100 до 35 нм. Частота f_Tтран­зисторов с длиной затвора 100 и 35 нм составила 220 и 515 ГГц соответственно, предельная частота генерации f_max – 300 и более 700 ГГц.

Интерес представляет и mHEMT с значени­ями f_T и f_max279 и 231 ГГц соответственно, создан­ный специалистами Университета электронных технологий в Гуйлине (Китай) и Гонконгского университета науки и технологии. Особенность разработки — изготовление транзистора с помо­щью процесса химического осаждения из паро­вой фазы, пригодного для массового производства. Сейчас mHEMT в основном изго­тавливаются с помощью молекулярно‑пучко­вой эпитаксии, мало пригодной для крупно­масштабного производства.

Графен 

Графен (двумерный углерод) – один из перспективных материалов электронной техники. Исследователи  из Chalmers University в Швеции разработали полевой транзистор на гибкой пластиковой подложке, в которой канал между стоком и истоком сделан из графена. Получившееся гибкое устройство может обнаруживать сигналы в диапазоне от 330 до 500 ГГц [7].

Команде из Chalmers University удалось создать устройство, которое сочетает в себе гибкость и функционал по обнаружению терагерцового излучения, что может позволить использовать его в устройствах с высокой пропускной способностью.

Графеновый детектор работает как полевой транзистор, который может обнаруживать ТГц-излучение из-за своих нелинейных свойств. Это приводит к выпрямлению или преобразованию переменного тока, который генерируется входящим высокочастотным излучением. В результате между истоком и стоком появляется сигнал в виде напряжения постоянного тока, который меняется пропорционально мощности получаемого излучения в терагерцовом диапазоне. Поскольку отношение тока и напряжения нелинейно, применяемый сигнал переменного тока (даже при малой мощности) будет генерировать гармоники.

А вот так выглядит детектор терагерцового излучения [8], который разработала группа физиков из России, Японии и США (рисунок 5):

 

Рисунок 5. Детектор терагерцового излучения на основе графена [8]

Наиболее интересная особенность предложенного варианта детектора — использование подвижных деталей для повышения чувствительности прибора. Его конструкция представляет собой полевой транзистор, затвор которого выполнен в виде гибкого графенового лепестка. Напомним, что ключевой особенностью графена является то, что он имеет наименьшую возможную толщину в один атом и при этом обладает высокой прочностью и жёсткостью.

Достоинства графена заключаются не только в его уникальных механических свойствах. Двумерный углерод ещё является и хорошим проводником электрического тока и отличается высокой подвижностью носителей заряда. Сочетание механических и электрофизических характеристик графена обеспечит при взаимодействии с терагерцовым излучением сразу несколько положительных эффектов, которые позволят создать в будущем сверхпрочные гибкие и прозрачные гаджеты.

Принцип работы терагерцового детектора состоит в следующем. Сначала падающее электромагнитное излучение, попадая на детектор, входит в резонанс с колебаниями свободных носителей заряда в графене (этот эффект известен как плазменный резонанс — коллективные колебания электронов в металлах и полупроводниках). За счет этого возрастет амплитуда колебаний и увеличивается напряженность поля в пространстве между графеновой мембраной и каналом транзистора, отделённым от нее небольшим зазором. Электрическое поле будет притягивать мембрану, причём величина силы притяжения будет меняться со временем пропорционально квадрату напряжённости поля.

Если падающее на мембрану терагерцовое излучение модулировано, то в колебаниях поля будут присутствовать синусоидальные колебания, соответствующие частоте модулирующего сигнала. Если частота модуляционной гармоники совпадет с частотой собственных колебаний мембраны, то возникает резонанс и амплитуда колебаний мембраны многократно возрастёт; она начнет раскачиваться подобно мосту. Так как прочность графена достаточно высока, мембрана выдержит эти колебания без разрыва, и её движение повлияет на электрические параметры транзистора. За счёт изменения электрической ёмкости между графеном и подложкой будет изменяться протекающий по цепи ток, и эти изменения можно будет легко обнаружить.

Таким образом, детектор на основе графена сможет не только фиксировать наличие терагерцового излучения, но и принимать закодированную в сигнале информацию и передавать ее дальше для обработки. Поэтому электроника на основе графена способна лежать в основе работы беспроводных устройств следующего поколения. Графен позволит создавать высокочастотные электронные устройства, а его механическая прочность позволит создавать «гибкие» гаджеты. Конечно, имеются некоторые технические проблемы, которые необходимо будет решить, прежде чем такое устройство будет внедрено в промышленное производство. Перед исследователями стоит задача улучшения характеристик транзисторов на основе графена, а также разработки различных типов электронных схем на основе этих транзисторов.

Вакуумная микроэлектроника

В терагерцовой технике широкое распространение получила вакуумная электронная компонентная база. Приборы на её основе достигают рекордных значений мощности в терагерцовом диапазоне. Однако такие устройства обладают значительной массой и размерами, что накладывает ограничение на их использование в носимой электронике [9].

Вакуумные лампы возвращаются к жизни в наноразмерных вариантах, превосходящих полупроводниковые транзисторы по быстродействию и стойкости к воздействию окружающей среды, особенно к высоким уровням радиации. Электронные электровакуумные приборы по мощности превосходят твердотельные усилители. По сравнению с полупроводниковыми приборами, вероятность их пробоя при высокой мощности намного меньше, меньше и их разогрев при высоких плотностях тока. Для получения достаточно высокой мощности на ТГц‑частотах при относительно малых размерах корпуса перспективны интегрированные мощные СВЧ‑модули на основе миниатюрной лампы бегущей волны (ЛБВ), при изготовлении которой применяются современные методы микромеханической обработки (МЭМС‑технология). В лампе бегущей волны для генерации или усиления электромагнитных колебаний используется взаимодействие бегущей электромагнитной волны и электронного потока, движущихся в одном направлении (в отличие от лампы обратной волны).

DARPA реализует программу по созданию высокочастотной интегрированной вакуумной электроники. Задачи программы — получение элементов, необходимых для создания усилителей с мощностью 50 Вт на частоте 200 ГГц по технологии интегрированной вакуумной электроники.

Специалисты Калифорнийского университета в Дэвисе представили разработанный ЛБВ‑усилитель с ленточным пучком на частоту 220 ГГц. Мгновенная полоса пропускания усилителя превышает 50 ГГц, выходная мощность — 50 Вт при мощности входного сигнала 50 мВт. Потери оптимально сконструированного устройства ввода излучения не превышали 1 дБ на 220 ГГц при полосе пропускания на уровне 1 дБ, равной ∼75 ГГц. Компания Northrop Grumman увеличила частоту вакуумного усилителя до 850 ГГц (рисунок 6).

Рисунок 6. Структура модуля ЛБВ-усилителя [9]

Специалистами центра нанотехнологии Исследовательского центра Эймса NASA и корейского Национального центра нанотехнологического производства создан транзистор с вакуумным каналом, или «вакуумная нанолампа», отличающийся значительно более высокой эффективностью переноса электронов в сочетании с достоинствами транзисторов, поскольку он изготавливается с помощью хорошо освоенной полупроводниковой технологии. Транзистор изготовлен на легированной фосфором кремниевой подложке, в которой с помощью литографии создаётся небольшая полость, с трех сторон которой расположены электроды наподобие полевого транзистора (рисунок 7).

Рисунок 7. Структура вакуумного транзистора [9]

Расстояние между истоком (анодом) и стоком (катодом) равно 150 нм, т. е. настолько мало, что вероятность столкновения электронов с атомами воздуха пренебрежимо мала. Таким образом, разработчикам не нужно создавать вакуум. Однако в сравнении с современными транзисторами рабочее напряжение вакуумного наноустройства велико — 10 В (против 1 В). Предельная частота усиления по току f_Tвакуумного транзистора составила 400 ГГц. Таким образом, наноразмерные вакуумные транзисторы могут работать на высоких частотах, не уступая при этом по массе, стоимости, сроку службы полупроводниковым приборам, а по устойчивости к воздействию неблагоприятных внешних условий, особенно к радиационному излучению — превосходя их. Высокая радиационная стойкость особенно важна для военных систем. Высокое рабочее напряжение разработчики намерены снизить до 2 В за счёт уменьшения расстояния между истоком и стоком до 10–20 нм. В этом случае предельная частота может составить 600 ГГц. На основе вакуумных транзисторов возможно построение логических схем, таких как НЕ, НЕ‑ИЛИ и др.

Диэлектрические зеркала

В системах терагерцовой связи для обхода условия прямой видимости возможно применение отражающих поверхностей [5]. В случае, когда для обеспечения канала связи необходимо одно или два отражения волны, критическим становится отражающая способность поверхностей (зеркал терагерцового излучения). Для этого было предложено использовать гибкие диэлектрические зеркала для повышения отражательной способности поверхностей. Рисунок 8 показывает основной принцип работы диэлектрического зеркала.

Рисунок 8. Принцип работы диэлектрического зеркала

Зеркало состоит из набора диэлектрических слоёв двух чередующихся материалов, имеющих разные показатели преломления и разные толщины. Отражающие и пропускающие свойства всей системы определяются наложением электромагнитных волн, которые передаются и отражаются в переходах между слоями с низким и высоким показателем преломления.

Для применения в направленной связи с несколькими отражениями диэлектрическое зеркало должно иметь хорошую отражательную способность в широком диапазоне углов падения. Такое всенаправленное зеркало можно получить путём правильного выбора его коэффициентов преломления.

Структура одного из предложенных всенаправленных зеркал состоит из пяти слоёв полиэтилена толщиной 150 мкм с показателем преломления 1,53 и четырёх слоёв кремния с высоким удельным сопротивлением толщиной 63 мкм с показателем преломления 3,418. Благодаря чередованию материалов с высоким показателем преломления такая структура даёт очень высокую отражательную способность. Для частот в диапазоне от 319 ГГц до 375 ГГц и углов падения между 0° (нормальное падение) и 89° были достигнуты коэффициенты отражения мощности около 95%. Это соответствует потерям на отражение не более 0,2 дБ для одного отражения. Групповая задержка находится в пределах порядка нескольких пикосекунд, что делает их хорошо подходящими в качестве отражателей в будущих системах связи в терагерцовом диапазоне.

Для реализации зеркал с сопоставимыми отражающими свойствами, но с более высокой степенью гибкости, возможно заменить слои кремния слоями полимера с добавками микрочастиц с высоким показателем преломления. Технология смешивания позволяет настраивать диэлектрические свойства для конструкции зеркала по требуемым параметрам.

Заключение

Конечно, этот обзор не претендует на полноту охвата всех современных технологий в области терагерцового излучения. Однако он показывает, что у терагерцовых технологий большое будущее. «Щель» между радиоволнами и инфракрасным излучением всё интенсивнее заполняется.

В одной из следующих статей нашего блога мы подробнее поговорим об использовании терагерцового диапазона в беспроводной связи будущего поколения 6G и о других физических основах технологии 6G. Больше материалов по современным методам проектирования систем беспроводной связи вы найдёте здесьи здесь.

Литература

 1. Wen Tong, Peiying Zhu. 6G: The Next Horizon. From Connected People and Things to Connected Intelligence. – Cambridge University Press, 2021. – 490 pp.

2. Исаев В.М., Кабанов И.Н., Комаров В.В., Мещанов В.П. Современные радиоэлектронные системы терагерцового диапазона // Доклады ТУСУРа. – 2014. – № 4 (34). – С. 5-21.

3. Гибин И.С., Котляр П.В. Приёмники излучения терагерцового диапазона (обзор) // Успехи прикладной физики. – 2018. – Т. 6, № 2. – С. 117-129.

4. Жданова Е. Т-лучи «разгонят» память компьютеров в тысячу раз.

5. Nagatsuma Tadao, Ducournau Guillaume, Renaud Cyril C. Advances in terahertz communications accelerated by photonics // Nature Photonics. – 2016. – Vol. 10, no. 6. – P. 371.

6. Майская В. Освоение терагерцовой щели. Полупроводниковые приборы вторгаются в субмиллиметровый диапазон // Электроника: Наука, технология, бизнес. – 2011. – № 8. – С. 74-87.

7. Xinxin Yang, Andrei Vorobiev, Andrei Generalov et al. A flexible graphene terahertz detector // Appl. Phys. Lett. – 2017. – Vol. 111. – P. 021102.

8. Денисов Д. Графен – на один шаг ближе к терагерцовой электронике.

9. Майская В. На пути к достижению субмиллиметрового диапазона длин волн // Электроника: Наука, технология, бизнес. – 2013. – № 6. – С. 44-59.